domingo, 22 de diciembre de 2013

Periplaneta (Cockroach)



Periplaneta Computatrix fue creado por Randall D Beer hace dos décadas como una simulación por ordenador. Se trata de una red neuronal con 78 neuronas y 156 conexiónes inspirada en la cucaracha Periplaneta Americana.

Periplaneta computatrix

Randall D. Beer es Profesor de ciencias de la computación e Informática en la universidad de Indiana, diseño y programo una red neural para un invertebrado, esta fue su tesis de estudio allá por los años 70s, partió del diseño de una neurona, con sus sinapsis y se inspiro en una cucaracha para las pruebas, el resultado final fue la conducta de un invertebrado operando a tiempo real en un ambiente virtual bidimensional, no del todo trivial, ya que tenia laberintos, obstáculos y manchas de comida ubicadas en forma dispersa.

El diseño a partir del enfoque neuronal, fue mejorado con conductas para este pequeño hexápodo a partir de esquemas de aprendizaje donde inicialmente, éste comenzó a caminar en línea recta con la ayuda de un algoritmo genético que lo sacó de la quietud inicial y lo expuso a choques, atascos y desplazamientos fuera del modelo del laberinto a cauza de sus patas.

Una vez que aprendió a caminar en línea recta, se lo aleatorizó en sus caminatas dando la impresión de vagabundeo sin mayor sentido y se lo proveyó de antenas para detectar la existencia de paredes y obstáculos, se le introdujeron mecanismos de retroceso para salir de impasses en los ángulos y otros sitios del ambiente provisto. Así aprendió a bordear obstáculos, siempre mediante un algoritmo genético, no un mecanismo autónomo del cual carece.

Su interior es una complicada simulacion de una red neural que dirige mas o menos, el comportamiento de una cucaracha. La nombró con buen humor Periplaneta computatrix (Cucaracha computacional).

Sus profesores quedaron impresionados con la capacidad de orientación y búsqueda de alimento del Periplaneta computatrix en su mundo bidimensional  o las soluciones a los encierros en callejones sin salida.


Con la tesis de Beer se demostro que las redes neuronales no toman decisiones preprogramadas sino que se va desenvolviendo en forma dinámica, y continua evolucionando al ir enfrentando el ambiente.
Definicion de componentes

Conexiones excitatorias: Estas conexiones se identifican por el símbolo del triángulo.
  
Conexiones inhibitorias: Se identifican por el símbolo círculo. Líneas con ningún símbolo se identifican como salidas de un nodo.


Yo asumiría que este es un nodo sensor.

Desde que he confirmado que la línea simple es una salida, me imagino la entrada sensorial es el único medio de activación. Esto se presume porque no hay líneas de entrada.

Creo que este es un nodo MOTOR. El excitatorios o inhibitorios símbolos de entrada (triángulo o círculo, respectivamente) sin la línea simple como una salida sugiere este nodo tiene entrada (s), pero no hay salidas. Sin salida, estoy suponiendo que se trata de un nodo de control de motor. Me imagino que es posible que un nodo también tienen salidas, pero no estoy seguro si esto es así o no en este diseño.

Una división en una sola línea de salida a 2 o más excitadoras o inhibidoras entradas es posible. Las neuronas normalmente tendrán múltiples entradas ponderadas, y el fuego de una única salida que puede conducir a una o muchas otras neuronas.

Esto es algo que no estoy seguro de cómo hacer que fuera. Se relaciona con el siguiente símbolo. Parece ser que una de las entradas se apila en la parte superior de la otra entrada del mismo tipo. No estoy exactamente seguro de cómo esta estructura funciones. No sé si esto es una manera fácil para envolver los insumos más estándar alrededor de la circunferencia de un símbolo de nodo diámetro limitado, o si se trata de una auténtica estructura, única. Creo que he visto algo como esto antes, pero no puedo recordar dónde.

Esto es algo que no estoy seguro de cómo hacer que fuera. Se relaciona con el símbolo anterior. Parece ser que una de las entradas presuntos se apila en la parte superior de otro de entrada del tipo opuesto. No estoy exactamente seguro de cómo esta estructura funciones. No sé si esto es una manera fácil para envolver los insumos más estándar alrededor de la circunferencia de un símbolo de diámetro limitado, o si se trata de una auténtica estructura, única.

Esta cosa me tiene preguntándome también. ¿Son estos nodos separados, pero extraordinariamente poco espaciados, o hay una conexión única entre estos nodos "tocando". Tenga en cuenta el segundo nodo inferior aparece sólo para tener una salida. Esto sugiere que es o bien un sensor en el centro de la pila, o se trata de un nodo oculto normal y que hay una conexión de algún tipo dentro de los nodos de la pila. También pude imaginar esto como una especie de nodo "marcapasos", que simplemente produce un flujo constante de pulsos.

Finalmente, hay un código de colores y algunas abreviaturas en algunos nodos y las líneas.

Red neuronal de Periplaneta Computatrix, dibujado a mano
Hace una década a partir de un diagrama de 2 pulgadas en una revista.


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